一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件及其生產工藝的製作方法
2023-08-13 13:03:21
專利名稱:一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件及其生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於同位素的靶件的生產，特別是涉及一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件及其生產工藝。本發明為一種製備同位素的靶件，具體為使用反應堆輻照生產同位素的靶件結構及其製作工藝。
背景技術：
作為人工放射性核素生產的重要設施之一，反應堆可提供不同能譜的中子和較大的輻照空間，具有可同時輻照多種樣品、輻照的樣品量大、靶子製備容易、輻照操作簡便、成本低廉等優點。此外，從反應堆運行過程中核燃料因發生裂變核反應生成的產物中也可提取大量的放射性核素。經證實，經慢中子誘發235U裂變的產物約有400種。原子序數分布在30至65範圍內、質量數位於35和139左右的裂變產物具有較大的產額，可大量生產。因此，核反應堆生產放射性核素已成為放射性核素的主要來源。
為了最大化的利用研究堆中的裂變中子，可以在其堆芯元件中心孔中裝入一定量的靶件以生產同位素。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種裝入到元件孔中使用研究堆輻照生產同位素的靶件及其生產工藝。可最大化的利用反應堆內裂變產生的中子，提高經濟效益。
本發明的實現方案如下一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件，包括中空的靶件筒、以及設置在靶件筒兩端的上端頭和下端頭、以及設置在靶件筒內部的待輻照物，所述上端頭通過緊定螺母與靶件筒套接，且靶件筒與緊定螺母之間設置有止動墊圈。
所述下端頭的外壁開有示位槽，且開有抽氣孔，所述抽氣孔貫通到靶件筒內部；其內部可以抽真空及充氦。
所述上端頭遠離靶件筒的一端連接有吊裝頭結構。
所述上端頭外壁設置有節流環。
所述上端頭外壁設置有外螺紋，靶件筒靠近上端頭的一端設置有內螺紋，上端頭通過螺紋配合與靶件筒連接。
一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件的生產工藝，包括如下步驟
步驟1:上端頭裝配步驟，使用緊定螺母、止動墊圈通過螺紋配合將上端頭固定在靶件筒上；
步驟2 :下端頭裝配步驟，在步驟I後，裝入待輻照物，再使用焊接工藝將下端頭焊接在革巴件筒中；
步驟3 :上端頭焊接步驟，在步驟2之後，通過調節緊定螺母來調節整個靶件的長度，之後使用焊接工藝將上端頭焊接在靶件筒上；
步驟4 :排空靶件筒步驟，在步驟3之後，再通過下端頭的抽氣孔將靶件筒內的空氣抽出，之後將抽氣孔焊接封堵；排空的絕對壓力要求小於O. 05MPa，排空時間不小於3min。[0011]步驟5 :檢漏步驟，通過氣泡法或/和氦檢漏法對步驟4完成後的成型靶件進行檢漏；
步驟6 :輻照步驟，步驟5檢漏合格後裝入反應堆燃料組件的中心孔中進行輻照。輻照要求的熱中子注量大於ΙΕ+lln/(cm2 s),最大熱中子注量為1. 6E+15n/(cm2 · s)。
所述焊接工藝為TIG焊接，TIG焊接為鎢極惰性氣體焊接。
所述氣泡法為將靶件筒置於液體中，對靶件筒加溫，使得靶件筒內部受熱，觀察是否有氣泡溢出。
一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件。其包括上端頭、緊定螺母、止動墊圈、靶件筒、待輻照物、下端頭。其製造工藝為首先使用緊定螺母、止動墊圈將上端頭固定在靶件筒上，之後裝入待輻照物，再使用TIG焊接(鎢極惰性氣體焊)將下端頭焊接在靶件筒中，之後通過調節緊定螺母來調節整個靶件的長度，之後使用TIG焊接(鎢極惰性氣體焊)將上端頭焊接在靶件筒上，再通過靶件下端頭的抽氣孔將靶件筒內的空氣抽出，之後將抽氣孔焊接封堵。之後對整根靶件通過氣泡法或氦檢漏法進行檢漏。檢漏合格後裝入反應堆燃料組件的中心孔中進行輻照。
本發明的優點在於·
1)靶件通過裝入反應堆燃料元件中心孔進行輻照生產；
2)靶件長度在裝入待輻照物後仍然可以進行調節；
3)靶件內裝入的待輻照物可以根據需要進行更換；
4)靶件上端頭有節流環，可以增大自身的流阻，保證了燃料元件包殼處的冷卻劑流量；革巴件過熱發生損壞。
5)靶件內部可以抽真空或充氦；
6)靶件下部有為熱室切割用的示位槽；
7)使用氣泡法或氦檢漏法進行檢漏的工藝可以確保靶件的密封性能。
本發明通過合理設計，研製出一種裝入到元件孔中使用研究堆輻照生產同位素的靶件。最大化的利用反應堆內裂變產生的中子，提高經濟效益。
圖1為一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件的結構示意圖。
圖中的標號分別表示為1.上端頭；2.緊定螺母；3.止動墊圈；4.靶件筒；5.待輻照物；6.下端頭。
具體實施方式
實施例一
如圖1所示。
一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件，包括中空的靶件筒4、以及設置在靶件筒兩端的上端頭I和下端頭6、以及設置在靶件筒內部的待輻照物5，所述上端頭I通過緊定螺母2與靶件筒套接，且靶件筒與緊定螺母2之間設置有止動墊圈3。
所述下端頭的外壁開有示位槽，且開有抽氣孔，所述抽氣孔貫通到靶件筒內部。
所述上端頭I遠離靶件筒的一端連接有吊裝頭結構。[0024]所述上端頭I外壁設置有節流環。
所述上端頭I外壁設置有外螺紋，靶件筒靠近上端頭的一端設置有內螺紋，上端頭通過螺紋配合與靶件筒連接。
一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件的生產工藝，包括如下步驟
步驟1:上端頭裝配步驟，使用緊定螺母2、止動墊圈3通過螺紋配合將上端頭I固定在革巴件筒4上；
步驟2 :下端頭裝配步驟，在步驟I後，裝入待輻照物5，再使用焊接工藝將下端頭6焊接在祀件筒4中；
步驟3 :上端頭焊接步驟，在步驟2之後，通過調節緊定螺母2來調節整個靶件的長度，之後使用焊接工藝將上端頭I焊接在靶件筒4上；
步驟4 :排空靶件筒步驟，在步驟3之後，再通過下端頭6的抽氣孔將靶件筒4內的空氣抽出，之後將抽氣孔焊接封堵；排空的絕對壓力要求小於O. 05MPa，排空時間不小於3min。
步驟5 :檢漏步驟，通過氣泡法或/和氦檢漏法對步驟4完成後的成型靶件進行檢漏；
步驟6 :輻照步驟，步驟5檢漏合格後裝入反應堆燃料組件的中心孔中進行輻照。輻照要求的熱中子注量大於ΙΕ+lln/(cm2 s),最大熱中子注量為1. 6E+15n/(cm2 · s)。
所述焊接工藝為TIG焊接，TIG焊接為鎢極惰性氣體焊接。
所述氣泡法為將靶件筒4置於液體中，對靶件筒4加溫，使得靶件筒4內部受熱，觀察是否有氣泡溢出。當前期進行空氣抽出處理，則加熱出現氣泡溢出現象時，則說明靶件筒漏氣不合格，同理，當前期進行氦氣填充時，再加熱出現氣泡溢出時，則也說明靶件筒漏氣不合格，反之，則說明為合格品。
一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件。其包括上端頭、緊定螺母、止動墊圈、靶件筒、待輻照物、下端頭。其製造工藝為首先使用緊定螺母、止動墊圈將上端頭固定在靶件筒上，之後裝入待輻照物，再使用TIG焊接(鎢極惰性氣體焊)將下端頭焊接在靶件筒中，之後通過調節緊定螺母來調節整個靶件的長度，之後使用TIG焊接(鎢極惰性氣體焊)將上端頭焊接在靶件筒上，再通過靶件下端頭的抽氣孔將靶件筒內的空氣抽出，之後將抽氣孔焊接封堵。之後對整根靶件通過氣泡法或氦檢漏法進行檢漏。檢漏合格後裝入反應堆燃料組件的中心孔中進行輻照。
具體的實施過程為如附圖1所示，本發明由上端頭1、緊定螺母2、止動墊圈3、靶件筒4、待輻照物5、下端頭6六部分組成。
上端頭I是靶件的上部接頭，其由頂部有用於遠程抓取的吊裝頭結構，吊裝頭下部為節流環，通過增加靶件的流阻使得堆芯冷卻劑大部分流經燃料元件包殼，上端頭I的下部為連接螺紋。通過連接螺紋與靶件筒4連接。
緊定螺母2和止動墊圈3的作用為將上端頭I固定在靶件筒4上，並使得上端頭I有一定的長度調節功能。
靶件筒4是一個中空的圓管，其上部有與上端頭I連接的螺紋，下部與下端頭6焊接，其內部承裝待輻照物5。其中待輻照物5可以根據生產的需要進行更換。
下端頭6為靶件筒4的下部密封塞，通過TIG焊接(鎢極惰性氣體焊)進行連接，其上有為熱室切割定位用的示位槽，中部有抽氣孔。[0036]實施例的製造工藝為首先使用緊定螺母2、止動墊圈3將上端頭I固定在靶件筒4上，之後裝入待輻照物5，再使用TIG焊接(鎢極惰性氣體焊)將下端頭6焊接在靶件筒4中，之後通過調節緊定螺母2來調節整個靶件的長度，之後使用TIG焊接(鎢極惰性氣體焊)將上端頭I焊接在靶件筒4上，再通過靶件下端頭6的抽氣孔將靶件筒4內的空氣抽出，之後將抽氣孔焊接封堵。之後對整根靶件通過氣泡法或氦檢漏法進行檢漏。檢漏合格後裝入反應堆燃料組件的中心孔中進行輻照。採用氦檢漏法時靶件筒4內填充氦。
氣泡法檢漏的原理為由於在檢漏之前，靶件筒內部處於真空狀態，因此，如果靶件筒出現漏氣現象，則靶件筒內部必然存在氣體，只需將靶件筒放置在液體中，如水中，對靶件筒進行加熱，出現氣泡，則說明靶件筒出現漏氣問題，如果靶件筒沒有漏氣問題，則靶件筒內部是不存在氣體的，無論怎麼給靶件筒加熱都不會出現氣泡。
如上所述，則能很好的實現本發明。
權利要求
1.一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件，其特徵在於包括中空的靶件筒(4)、以及設置在靶件筒兩端的上端頭(I)和下端頭(6)、以及設置在靶件筒內部的待輻照物(5)，所述上端頭(I)通過緊定螺母(2 )與靶件筒套接，且靶件筒與緊定螺母(2 )之間設置有止動墊圈(3)。
2.根據權利要求
1所述的一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件，其特徵在於所述下端頭的外壁開有示位槽，且開有抽氣孔，所述抽氣孔貫通到靶件筒內部；其內部可以抽真空及充氦。
3.根據權利要求
1所述的一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件，其特徵在於所述上端頭(I)遠離靶件筒的一端連接有吊裝頭結構。
4.根據權利要求
1所述的一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件，其特徵在於所述上端頭(I)外壁設置有節流環。
5.根據權利要求
1所述的一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件，其特徵在於所述上端頭(I)外壁設置有外螺紋，靶件筒靠近上端頭的一端設置有內螺紋，上端頭通過螺紋配合與靶件筒連接。
6.一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件的生產工藝，其特徵在於包括如下步驟 步驟1:上端頭裝配步驟，使用緊定螺母(2)、止動墊圈(3)通過螺紋配合將上端頭(I)固定在靶件筒(4)上； 步驟2 :下端頭裝配步驟，在步驟I後，裝入待輻照物(5)，再使用焊接工藝將下端頭(6)焊接在祀件筒(4)中； 步驟3 :上端頭焊接步驟，在步驟2之後，通過調節緊定螺母(2)來調節整個靶件的長度，之後使用焊接工藝將上端頭(I)焊接在靶件筒(4)上； 步驟4 :排空靶件筒步驟，在步驟3之後，再通過下端頭(6)的抽氣孔將靶件筒(4)內的空氣抽出，之後將抽氣孔焊接封堵；排空的絕對壓力要求小於O. 05MPa，排空時間不小於3min ； 步驟5 :檢漏步驟，通過氣泡法或/和氦檢漏法對步驟4完成後的成型靶件進行檢漏； 步驟6 :輻照步驟，步驟5檢漏合格後裝入反應堆燃料組件的中心孔中進行輻照。
7.根據權利要求
6所述的一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件的生產工藝，其特徵在於所述焊接工藝為TIG焊接。
8.根據權利要求
6所述的一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件的生產工藝，其特徵在於所述氣泡法為將靶件筒(4)置於液體中，對靶件筒(4)加溫，使得靶件筒(4)內部受熱，觀察是否有氣泡溢出。
專利摘要
本發明公開了一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件及其生產工藝；其中一種使用研究堆輻照生產同位素的靶件，包括反應堆燃料組件圍筒本體，所述反應堆燃料組件圍筒本體的內徑面設置有若干塞條，所述塞條的軸線與反應堆燃料組件圍筒本體的軸線平行，且相鄰兩塞條之間存在間隙。包括中空的靶件筒、以及設置在靶件筒兩端的上端頭和下端頭、以及設置在靶件筒內部的待輻照物，所述上端頭通過緊定螺母與靶件筒套接，且靶件筒與緊定螺母之間設置有止動墊圈。本發明最大化的利用反應堆內裂變產生的中子，提高經濟效益。
文檔編號G21G1/02GKCN103035309SQ201310002799
公開日2013年4月10日 申請日期2013年1月6日
發明者李成業, 李文鈺, 王立德, 鄧鵬宇, 陳啟兵, 廖家濤, 陳廣平, 鄭海川, 沈燕青, 凃曉彬 申請人:中國核動力研究設計院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan